Согласующие устройства КВ антенн необходимы для обустройства любительских и профессиональных радиоточек. Как правило, стоимость подобного оборудования невелика. Их продажа ведётся открыто, а чтобы купить согласующие устройства КВ антенн, не требуется специальное разрешение.

Область применения

КВ антенные тюнеры необходимы практически всем людям, практикующим использование радиосвязи. КВ антенные тюнеры стремятся купить и установить следующие категории:

• рыбаки, охотники, туристы и прочие любители активного отдыха на природе;
• дальнобойщики и таксисты тоже предпочитают устанавливать в своих автомобилях антенный тюнер для трансивера;
• на сегодняшний день Россия не может похвастаться тем, что на всей её территории присутствует устойчивое покрытие сотовой связи. Во многих населённых пунктах единственным средством связи являются радиостанция, в комплекте с которой люди стремятся купить согласующее устройство КВ передатчика.

Исходя из вышесказанного, становится понятно, что составной частью радиолюбительских точек являются не только трансиверы, рации и антенны, но и тюнеры. Как правило, цена подобных устройств невысока и доступна радиолюбителю со средним достатком.

«РадиоЭксперт» – ресурс для приобретения радиотоваров

Интернет-магазин «РадиоЭксперт» предлагает недорого заказать различные радиотовары. Ознакомиться со всем ассортиментом реализуемой продукции вам поможет прайс.
Компания предлагает вашему вниманию антенны, тюнеры, усилители, рации и множество других радиотоваров производства всемирно известных брендов. Ресурс сотрудничает с ними напрямую, минуя перекупщиков, поэтому цена антенн, тюнеров и прочей радиотехники находится на приемлемом уровне. Разумеется, сайт предоставляет гарантию на всю продукцию.
Онлайн-сервисом осуществляется доставка всех купленных товаров в любую точку России и стран СНГ. Компания гарантирует, что посылка будет доставлена в кратчайшие сроки.
Если у вас возникли какие-либо вопросы, касающиеся реализуемой продукции, цен и доставки, рекомендуем связаться с консультантами, которые с готовностью ответят вам на любые вопросы.

И. ГРИГОРОВ (RK32ZK), Белгород-15, а/я 68.

Еще лет 10...15 назад проблемы использования согласующих устройств (СУ) практически не было, соответственно почти не встречались и описания подобных устройств в радиолюбительской литературе.

Дело, вероятно, в том, что раньше в СССР практически все использовали самодельную ламповую аппаратуру, выходной каскад которой можно было согласовать практически с чем угодно.

Транзисторные РА выдают гораздо больше гармоник, чем ламповые. И часто низкодобротный П-контур на выходе транзисторного РА не справляется с их фильтрацией. К тому же, надо учесть, что количество телеканалов по сравнению с тем, что было еще несколько лет назад, выросло во много раз!

Назначение согласующего устройства

СУ обеспечивает трансформацию выходного сопротивления передатчика в сопротивление антенны. Использовать СУ с ламповым усилителем мощности, имеющим П-контур со всеми тремя плавно перестраиваемыми элементами, нерационально, так как П-контур обеспечивает согласование в широком диапазоне выходных сопротивлений. Только в случаях, когда элементы П-контура исключат подстройку, использование СУ приносит пользу.

В любом случае СУ заметно снижает уровень гармоник, и его использование как фильтра вполне оправдано.

При наличии хороших настроенных резонансных антенн и хорошего РА нет необходимости использовать согласующее устройство. Но когда и антенна одна работает на нескольких диапазонах, и РА не всегда выдает то что надо, использование СУ дает хорошие результаты.

Принципы построения согласующего устройства

Классическое СУ имеет вид, показанный на рис. 1. Как видно, оно состоит из цепи согласования (ЦС), которая выполнена по одной из известных схем (собственно ЦС часто и носит название "согласующее устройство", "ATU"), измерителя КСВ, ВЧ моста, показывающего степень рассогласования антенны, эквивалента антенны R 1, и контрольных нагрузок R2, R3. Без всего этого "окружения" СУ является лишь цепью согласования, не более того.

Разберем принцип работы устройства. В положении S 1 "Обход" выход передатчика подключен к S2, что дает возможность или напрямую подключить антенну, или включить на выход один из эквивалентов нагрузки (R2 или R3) и проверить возможность согласования передатчика с ним. В положении "Настройка" передатчик работает на согласованную нагрузку. Также через сопротивление R4 включается ВЧ мост. По балансу этого моста цепью согласования и производится настройка антенны. Резисторы R2 и R3 дают возможность проверить, возможна ли настройка цепи согласования на них. Настроив ЦС, включают режим "Работа". В этом режиме еще немного подстраивают цепь согласования по минимуму показаний КСВ-метра.

Ниже рассмотрим используемые на практике основные ЦС.

Цепь согласования на параллельном контуре

Одна из самых эффективных и просто выполнимых ЦС показана на рис.2. Передатчик подключается через катушку L1 и конденсатор С1. L1 составляет от четверти до шестой части от количества витков L2 и наматывается в нижней ее части. L1 должна быть отделена от L2 качественной изоляцией.

Puc.2

В данной схеме передатчик связан с ЦС только магнитным потоком, и здесь автоматически решен вопрос грозозащиты выходного каскада. Конденсатор С1 для работы на 1,8 МГц. должен иметь максимальную емкость - 1500 пф, а для работы на 28 МГц - 500 пф. С2 и С1 должны иметь максимально возможный зазор между пластинами. Диапазон сопротивлений нагрузки - от 10 Ом до нескольких килоом. Работа с высоким КПД обеспечивается в двух смежных диапазонах, например 1,8 и 3,5 МГц. Для эффективной работы в нескольких диапазонах необходимо переключать L1 и L2. При небольших мощностях (до 100 Вт) наиболее эффективно и просто изготовить комплект сменных катушек и производить их установку с помощью цокольных панелей от старых радиоламп. Любые эксперименты, связанные с подключением параллельно L1 и L2 катушек для уменьшения их индуктивности для работы на ВЧ диапазонах, подключением к отводам этих катушек "хитрое" параллельное включение катушек значительно снижают эффективность работы этой ЦС на ВЧ. Данные катушек для схемы рис.2 приведены в табл.1.

Хотя в настоящее время симметричные антенны используются редко, стоит рассмотреть возможность работы этой ЦС на симметричную нагрузку (рис.3).

Puc.3

Единственное ее отличие от схемы рис.2 в том, что напряжение для нагрузки снимается симметрично. L1 должна быть расположена симметрично относительно L2. Конденсаторы С 1 и С2 должны находиться на одной оси. Необходимо принять меры по уменьшению влияния емкостного эффекта на L2, т. е. она должна находиться достаточно далеко от металлических стенок. Данные L2 для схемы рис.3 приведены в табл.2.

Встречаются и конструкции упрощенного варианта этой ЦС.

Puc.4

На рис.4 приведена несимметричная цепь, на рис.5 - симметричная. Но, к сожалению, как показывает опыт, эти схемы не могут дать такого тщательного согласования, как в случае использования конденсаторов С3 (рис.2) или С3.1, С3.2 (рис.3).

Puc.5

Особенно тщательно надо подходить к постройке многодиапазонных ЦС, работающих на таком принципе (рис.6). За счет снижения добротности катушки и большой емкости отводов "на землю" КПД такой системы на ВЧ диапазонах низок, но использование такой системы в диапазонах 1,8...7 МГц вполне допустимо.

Puc.6

Настраивают ЦС, изображенную на рис.2, просто. Конденсатор С1 ставят в максимальное положение, С2 и СЗ - в минимальное, затем с помощью С2 настраивают контур в резонанс, и потом, увеличивая связь с антенной с помощью С3, добиваются максимальной отдачи мощности в антенну, при этом все время подстраивая С2 и, по возможности, С1. Следует стремиться к тому, чтобы после настройки ЦС СЗ имел максимальную емкость.

Т-образная цепь согласования

Эта схема (рис.7) получила широкое распространение при работе с несимметричными антеннами.

Puc.7

Для нормальной работы этой ЦС необходима плавная регулировка индуктивности. Иногда даже половина витка имеет решающее значение для согласования. Это ограничивает использование индуктивности с отводами или требует индивидуального подбора количества витков для конкретной антенны. Необходимо, чтобы емкость С1 и С2 на "землю" была не более 25 пФ, в противном случае возможно снижение КПД на 24...28 МГц. Необходимо, чтобы "холодный" конец катушки L1 был тщательно заземлен. Данная ЦС обладает хорошими параметрами: КПД - до 80% при трансформации 75 Ом в 750 Ом, возможность согласования нагрузки от 10 Ом до нескольких килоом. С помощью только одной переменной индуктивности 30 мкГн можно перекрыть весь диапазон от 3,5 до 30 МГц, а подключив параллельно C1, C2 постоянные конденсаторы по 200 пФ, можно работать и на 1,8 МГц.

К сожалению, переменная индуктивность дорога и сложна конструктивно. W3TS предложил переключаемую "цифровую индуктивность" (рис.8). Используя такую индуктивность, с помощью переключателей можно наглядно выставить нужное ее значение.

Еще одну попытку упростить конструктивное исполнение предприняла фирма АЕА, выполнив согласующее устройство по схеме, приведенной на рис.9. Действительно, схемы на рис.7 и рис.9 равнозначны. Но конструктивно гораздо проще использовать один заземленный высококачественный конденсатор вместо двух изолированных, а дорогую переменную индуктивность заменить на дешевые постоянные катушки индуктивности с отводами. Эта ЦС хорошо работала от 1,8 до 30 МГц, трансформируя 75 Ом в 750 Ом и в 15 Ом. Но при работе с реальными антеннами иногда сказывалась дискретность переключения индуктивности. При наличии 18, а лучше 22 позиционных переключателей эту ЦС можно рекомендовать к практическому исполнению. При этом необходимо до минимума уменьшить длину отводов катушки к переключателю. Переключатели на 11 АЕА АТ-30 TUNER L1-L2-25 Витков, диам. катушки 45 мм шаг намотки 4 мм отводы от каждого витка по длине 10 витков затем через 2 витка положений дают возможность сделать ЦС только для работы на часть любительских диапазонов - от 1,8 до 7 или от 10 до 28 МГц.

Puc.9

Катушку конструктивно удобно выполнить как показано на рис.10. Каркас ее представляет собой планку из двустороннего стеклотекстолита с пропилами под витки катушки. На этой планке установлен переключатель (например 11П1Н). Отводы от катушки идут к переключателю по обеим сторонам стеклотекстолитовой планки.

Puc.10

При работе с симметричными антеннами совместно с Т-образным согласующим устройством используют симметрирующий трансформатор 1:4 или 1:6 на выходе ЦС. Такое решение нельзя признать эффективным, т. к. многие симметричные антенны имеют большую реактивную составляющую, а трансформаторы на феррите очень плохо работают при реактивной нагрузке. В этом случае необходимо применять меры по компенсации реактивной составляющей или использовать ЦС (рис.3).

П-образная схема согласования

П-образная ЦС (или П-контур), схема которой дана на рис. 11, широко используется в радиолюбительской практике.

Puc.11

В реальных условиях, когда выход передатчика составляет 50...75 Ом, и согласование необходимо производить в широком диапазоне сопротивлений нагрузки, параметры П-контура меняются в десятки раз. Например на 3,5 МГц при Rвх=Rн=75 Ом индуктивность L1 составляет примерно 2 мкГн, a C1, C2 - по 2000 пф, а при Rвх=75 Ом и RH в несколько килоом индуктивность L1 составляет примерно 20 мкГн, емкость Cl - около 2000 пФ, а C2 - десятки пикофарад. Такие большие разбросы в величинах используемых элементов и ограничивают использование П-контура в качестве ЦС.

Желательно использовать переменную индуктивность. Конденсатор Cl может иметь небольшой зазор, а C2 должен иметь зазор не менее 2 мм на каждые 200 Вт мощности.

Повышение эффективности работы согласующего устройства

Увеличить эффективность работы передатчика, особенно при использовании случайных антенн, помогает устройство, называемое "искусственная земля". Эффективно это устройство при использовании именно случайных антенн и при плохом радиотехническом заземлении. Это устройство доводит до резонансного состояния систему заземления радиостанции (в простейшем случае - кусок провода). Так как параметры земли входят в параметры антенной системы, улучшение эффективности заземления улучшает работу антенны.

Заключение

Согласующее устройство следует использовать не чаще, чем оно действительно нужно. Следует выбрать тот тип СУ, который вам необходим. Например нет смысла изготавливать широкополосное устройство для работы в диапазоне 1,8...30 МГц, если реально у вас не "строятся" антенны на 1...2 диапазона, или на этих диапазонах используются суррогатные антенны. Здесь гораздо эффективнее выполнить на каждый диапазон свое отдельное СУ. Но конечно, если вы используете трансивер с неподстраиваемым выходом, а большинство ваших антенн - суррогатные, то здесь необходимо вседиапазонное СУ.

Все вышеупомянутое относится и к устройству "искусственная земля".

Puc.12

Литература

1. (EW1MM). ВЧ-заземление/ Радиолюбитель. KB и УКВN9.
2. (RK3ZK). Согласующее устройство на коаксиальном кабеле/ РадиолюбительN7.
3. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1994.-N2.
4. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1991.-N1.
5. (UZ3ZK). Универсальное согласующее устройство// РадиолюбительN11.
6. (RA6LEW). Антенное коммутационно-согласующее устройство/ РадиолюбительN 12.
7. (UT5JAM). Вседиапазонное согласующее устройство к LW/ Радиолюбитель. -1992. - N 10.
8. (F9HY). Согласующее устройство для антенн типа LEVY/ /РадиолюбительN10.
9. (EW1MM). Универсальное антенное согласующее устройство/ РадиолюбительN8.

Согласующее устройство.

Выбор зависит от применяемых на станции антенн. Если входные сопротивления излучающих систем не опускаются ниже 50Ом, можно обойтись примитивным согласующим устройством Г-образного типа,

https://pandia.ru/text/77/515/images/image016_7.gif" width="398" height="261 src=">

Антенные тюнеры в виде отдельных устройств фирмы изготавливают чаще по схеме

антенны" никто не оценит. В качестве СУ можно использовать и обычный П-контур,

бегунком". В фирменных антенных тюнерах применяются катушки с "бегунком" у которых первые витки намотаны с увеличенным шагом - это сделано для получения малых индуктивностей с максимальной добротностью и минимальной межвитковой связью. Достаточно качественное согласование можно получать при применении "вариометра бедного радиолюбителя". Это две последовательно включенные катушки с переключением отводов,

вариометр бедного радиолюбителя" справляется успешно. Кстати, в тюнере такого дорогого ТRХ как TS-940 применяется всего лишь 7 отводов, а автоматических антенных тюнерах AT-130 от ICOM - 12 отводов, АТ-50 от Kenwood - 7 отводов - поэтому не подумайте, что описываемый здесь вариант – «примитив, который не заслуживает Вашего внимания». В нашем случае имеем даже более «крутой» вариант – соответственно более точную настройку – 20 отводов. Зазоры между пластинами в КПЕ должны выдерживать предполагаемое напряжение. Если применяются низкоомные нагрузки, можно обойтись КПЕ от старых типов РПУ, при выходной мощности до 200-300Вт. Если высокоомные - придётся подобрать КПЕ от радиостанций с требуемыми зазорами. Расчёт простой - 1мм выдерживает 1000В, предполагаемое напряжение можно найти из формулы Р=U`(в квадрате) /R, где Р - мощность, R - сопротивление нагрузки, U - напряжение. Обязательно на радиостанции должен быть переключатель, при помощи которого трансивер отключается от антенны в случае грозы или нерабочем состоянии, т. к. более 50% случаев выхода из строя транзисторов связаны с наводкой статического электричества. Его можно ввести или в щиток переключение антенн или в СУ.

Описание согласующего устройства.

Как итог различных опытов и экспериментов по этой теме привели автора к схеме П-образного «согласователя».

Гальваника" href="/text/category/galmzvanika/" rel="bookmark">гальванически развязана от входа трансивера через зазоры между пластинами КПЕ. Но безрезультатные поиски подходящих КПЕ для этой схемы вынудили отказаться от неё. Кстати, схему П-контура используют и некоторые фирмы, выпускающие автоматические тюнеры – та же американская KAT1 Elekraft или голландская Z-11 Zelfboum. Помимо согласования П-контур выполняет ещё и роль фильтра низких частот, что весьма неплохо для перегруженных радиолюбительских диапазонов, наверное, вряд ли кто-то откажется от дополнительной фильтрации ненужных гармоник. Главный недостаток схемы П-контура – это потребность в КПЕ с достаточно большой максимальной ёмкостью, что меня наводит на мысль, почему и не применяются такие схемы в автоматических тюнерах импортных трансиверов. В Т-образных схемах чаще всего используются два КПЕ перестраиваемые моторчиками и понятно, что КПЕ на 300пф будет намного меньше размером, дешевле и проще, нежели КПЕ на 1000пф. В СУ применены КПЕ от ламповых приёмников с воздушным зазором 0,3мм, обе секции включены параллельно. В качестве индуктивности применена катушка с отводами, переключаемыми керамическим галетным переключателем. Катушка бескаркасная 35 витков провода 0,9-1,1мм намотана на оправке диаметром 21-22мм, свёрнута в кольцо и своими короткими отводами припаяна к выводам галетного переключателя. Отводы сделаны от 2,4,7,10,14,18,22, 26,31 витков. КСВ-метр изготовлен на ферритовом кольце. Для КВ решающего значения проницаемость кольца в общем-то не имеет – применено кольцо К10 проницаемостью 1000НН. Оно обмотано тонкой лакотканью и на неё намотано 14 витков в два провода без скрутки ПЭЛ 0,3, начало одной обмотки, соединённое с концом второй образуют средний вывод. В зависимости от требуемой задачи, точнее от того какую мощность предполагается пропускать через это СУ и качества излучающих светодиодов, детектирующие диоды D2,D3 можно использовать кремниевые или германиевые. От германиевых диодов можно получить бОльшие амплитуды и чувствительность. Наилучшие – ГД507. Но так как автор применяет трансивер с выходной мощностью не менее 50Вт, достаточно и обычных кремниевых КД522. Как «ноу хау » в этом СУ применена светодиодная индикация настройки помимо обычной на стрелочном приборе. Для индикации «прямой волны» применён зелёного цвета светодиод AL1, а для визуального контроля за «обратной волной» - красного цвета AL2. Как показала практика – это решение очень удачно – всегда можно оперативно отреагировать на аварийную ситуацию – если что-то случается во время работы с нагрузкой красный светодиод начинает ярко вспыхивать в такт с передатчиком, что не всегда так заметно по стрелке КСВ-метра. Не будешь же постоянно пялиться на стрелку КСВ-метра во время передачи, а вот яркое свечение красного света хорошо видно даже боковым зрением. Это положительно оценил RU6CK когда у него появилось такое СУ (к тому же у Юрия плохое зрение). Уже более года и сам автор использует в основном только «светодиодную настройку» СУ – т. е. настройка сводится к тому, чтобы погас красный светодиод и ярко полыхал зелёный. Если уж и захочется более точной настройки – можно по стрелке микроамперметра её «выловить». Настройка прибора выполняется с использованием эквивалента нагрузки на который рассчитан выходной каскад передатчика. Присоединяем СУ к TRX минимальной (насколько это возможно – т. к. этот кусок в дальнейшем и будет задействован для их соединения) длины коаксиалом с требуемым волновым сопротивлением, на выход СУ без всяких длинных шнурков и коаксиальных кабелей эквивалент, выкручиваем все ручки СУ на минимум и выставляем при помощи С1 минимальные показания КСВ-метра при «отражёнке». Следует заметить – выходной сигнал для настройки не должен содержать гармоник (т. е. должен быть фильтрованный), в противном случае минимума не найдётся. Если конструкция будет выполнена правильно – минимум получается в районе минимальной ёмкости С1. Меняем местами вход-выход прибора и снова проверяем «баланс». Проверяем настройку на нескольких диапазонах – если всё ОК, тогда настройка на минимум совпадёт в различных положениях. Если не совпадает или не «балансируется» - ищите более качественное «масло» в голову изобретателя… Только слёзно прошу – не задавайте автору вопросов по тому как делать или настраивать такое СУ – можете заказать готовое, если не получается сделать самостоятельно. Всю информацию можно получить на сайте http://hamradio. /ut2fw там же можно и картинки все просмотреть. Или по Е-майл: *****@***net Светодиоды нужно выбрать из современных с максимальной яркостью свечения при максимальном сопротивлении. Мне удалось найти красные светодиоды сопротивлением 1,2кОм и зелёные 2кОм. Обычно зелёные светятся слабо – но это и неплохо – ёлочную гирлянду не делаем. Главная задача, чтобы он достаточно отчётливо светился в штатном режиме на передачу трансивера. А вот красный в зависимости от целей и предпочтений пользователя можно выбрать от ядовито-малинового до алого. Как правило – это светодиоды диаметром 3-3,5мм. Для более яркого свечения красного применено удвоение напряжения – введён диод D1. Из-за этого точным измерительным прибором наш КСВ-метр уже не назовёшь – он завышает «отражёнку» и если захочется вычислить точное значение КСВ – придётся это учитывать. Если есть потребность именно в измерении точных значений КСВ – нужно применить светодиоды с одинаковым сопротивлением и сделать два плеча КСВ-метра абсолютно одинаковыми – или с удвоением напряжения оба или без него оба. Только в этом случае получим одинаковое значение напряжений, поступающее от плеч Тр до МА. Но скорее нас более волнует не какой именно имеем КСВ, а то, чтобы цепь TRX-антенна была согласована. Для этого вполне достаточно показаний светодиодов. Это СУ эффективно при применении с антеннами несимметричного питания через коаксиальный кабель. Автором проведены испытания на «стандартные» распространённые антенны «ленивых» радиолюбителей – рамку периметром 80м, Инвертед-V совмещённые 80 и 40м, треугольник периметром 40м, пирамиду на 80м. Константин RN3ZF такое СУ применяет со штырём, Инвертед-V в том числе и на WARC диапазонах, у него FT-840. UR4GG применяет с треугольником на 80м и трансиверами «Волна» и «Дунай». UY5ID согласовывает ШПУ на КТ956 с многосторонней рамкой периметром 80м с симметричным питанием, использует дополнительный «переход» на симметричную нагрузку. Если при настройке не удаётся погасить красный светодиод (достичь минимальных показаний прибора) это может говорить о том, что помимо основного сигнала в излучаемом спектре есть ещё составляющие и СУ не в состоянии пропустить их и согласовать одновременно на всех излучаемых частотах. И те гармоники, которые лежат выше основного сигнала по частоте, не проходят через ФНЧ, образуемый элементами СУ отражаются и на обратном пути «поджигают» красный светодиод. О том, что СУ не «справляется» с нагрузкой может говорить лишь только тот факт, что согласование происходит при крайних значениях (не минимальных) параметров КПЕ и катушки – т. е. не хватает ёмкости или индуктивности. Ни у кого из пользователей на перечисленные антенны ни на одном из диапазонов таких случаев не отмечено. Испытано применение СУ с «верёвкой» - проводом длиной 41м. Не следует забывать, что КСВ-метр является измерительным прибором только в случае обеспечения с обеих его сторон нагрузки при которой он балансировался. При настройке на «верёвку» светятся оба светодиода и за точку отсчёта можно взять максимально яркое свечение зелёного при минимально возможном красного. Можно предположить, что это будет наиболее верная настройка – на максимум отдачи в нагрузку. Ещё хотелось бы отметить – ни в коем случае нельзя переключать отводы катушки при излучении максимальной мощности. В момент переключения происходит разрывание цепи (хотя и на доли секунды) – резко меняется индуктивность – соответственно подгорают контакты галетного переключателя и резко меняется нагрузка трансиверу. Переключение галетного переключателя нужно производить при переводе трансивера на RX. В качестве микроамперметра применён прибор М68501 с током полного отклонения 200мка. Вид прибора можно увидеть на http://hamradio. /ut2fw/port/photo/dop_mam. jpg Можно применить и М4762 - их применяли в магнитофонах «Нота», «Юпитер». Понятно, что С1 должен выдерживать напряжение выдаваемое трансивером в нагрузке. Информация для дотошных и «требовательных» читателей – автор осознаёт, что такого типа КСВ-метр не является прецизионным высокоточным измерительным прибором. Изготовления такого устройства и не ставилось! Основная задача была – обеспечить трансиверу с широкополосными транзисторными каскадами оптимальную согласованную нагрузку, ещё раз повторю – как передатчику, так и приёмнику. Приёмник в той же полной мере нуждается в качественном согласовании с антенной, как и мощный ШПУ!!! Кстати, если в вашем «радиве» оптимальные настройки для приёмника и передатчика не совпадают – это говорит о том, что настройка или вообще толком не производилась, а если и производилась – то, скорее всего только передатчика и полосовые фильтры приёмника имеют оптимальные параметры при других значениях нагрузок, нежели это было отлажено на передатчике. Задача нашего КСВ-метра – показать, что кручением ручек СУ мы добились тех параметров нагрузки, которую присоединяли к выходу ANTENNA во время настройки. И можем спокойно работать в эфире, зная, что теперь трансивер не «пыжится и молит о пощаде», а имеет почти ту же нагрузку, на которую его и настраивали. Это, конечно, не говорит о том, что ваша антенна от этого СУ стала работать лучше, не нужно забывать об этом! Для страждущих о прецизионном КСВ-метре могу рекомендовать его изготовить по схемам, приведённым во многих зарубежных серьёзных изданиях или купить готовый прибор. Но придётся раскошелиться – действительно приборы от известных фирм стоят от 50$ и выше, СВ-ишные польско-турецко-итальянские не беру во внимание. Хорошая и полная статья по изготовлению КСВ-метра была в журнале Радио №6 1978, автор М. Левит (UA3DB), её электронный вариант подготовлен и выложен на сайте: http://hamradio. /ut2fw/port/dop_atu. htm

Согласующие устройства.

Коэффициент стоячей волны (КСВ) – одна из основных характеристик антенно-фидерного тракта любительской радиостанции. Прибор, описание которого приведено в этой статье, позволяет измерить падающую и отраженную от нагрузки мощность (и, следовательно, определять КСВ) в коаксиальном тракте с волновым сопротивлением 75 или 50 Ом на частотах до 30 МГц.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1.

Он состоит из двух высокочастотных вольтметров на диодах V1 и V2, с помощью которых измеряется отраженная и падающая мощность. На катоды диодов высокочастотное напряжение поступает с емкостных делителей С1С2 и С8С9. Оно пропорционально напряжению в передающей линии. Электрическая длина измерительной линии (от разъема X1 до разъема Х2) выбирается существенно меньше длины волны, поэтому напряжение высокой частоты, поступающее на диод V1, совпадает по фазе с ВЧ напряжением на диоде V2. На аноды диодов через трансформатор Т1 поступает ВЧ напряжение, пропорциональное току в передающей линии. На диод V1 оно подается с резистора R4, а на диод V2 - с резистора R5. Напряжения, поступающие на диоды с этих резисторов, противофазны. В случае согласованной нагрузки напряжение и ток в передающей линии совпадают по фазе. При этом ВЧ напряжения, поступающие на катод и анод одного диода (какого именно - V1 или V2 - зависит от того, как включены начало и конец вторичной обмотки трансформатора Т1), будут синфазны, а на катод и анод второго диода - противофазны. Пусть для определенности синфазные напряжения поступают на диод VI. (Эпюры ВЧ напряжений в различных точках устройства для этого случая приведены на рис. 2, а. Здесь Uu - напряжение на катодах диодов V1 и V2, Ui, - напряжение на аноде диода V1, Ui2 - напряжение на аноде диода V2, Uv1 - результирующее ВЧ напряжение между катодом и анодом диода V1. Uv2 - то же, для диода V2.) Тогда подбором ВЧ напряжения на катоде диода с помощью подстроечного конденсатора С1 можно добиться равенства этих напряжений по амплитуде. Выпрямленный ток в цепи этого диода будет отсутствовать, и, следовательно, ВЧ вольтметр на диоде V1 регистрирует отраженную мощность. В этом случае выпрямленный ток в цепи диода V2 будет иметь максимальное значение. Отметим сразу, что прибор симметричен и будет работать, если к разъему Х2 подключить передатчик, а к разъему X1 - антенну. Однако ВЧ вольтметры на диодах V1 и V2 поменяются ролями: первый будет измерять теперь падающую мощность, а второй - отраженную. Это свойство прибора используется при его налаживании. При несогласованной нагрузке изменяются амплитуды ВЧ напряжения и тока в передающей линии, между ними появляется сдвиг фазы. Вследствие этого результирующее напряжение на диоде V1 уже не будет равно нулю, изменится и ВЧ напряжение на диоде V2 (рис. 2, б). Несколько слов о назначении остальных элементов. Конденсаторы С5 и С6 корректируют частотную характеристику трансформатора Т1, обеспечивая постоянство коэффициента передачи во всем диапазоне рабочих частот. Подстроечными резисторами R2 и R6 устанавливают чувствительность прибора. Измерительный прибор РА] подключают к ВЧ вольтметрам переключателем S1.

Прибор лучше всего выполнить в виде двух блоков: индикатора (микроамперметр РА1, резистор R9 и переключатель S1) и высокочастотной головки (все остальные элементы). Блоки соединяют экранированным многожильным проводом. Высокочастотная головка (см. рис. 3) помещена в латунную коробку со съемной верхней крышкой. На стенках коробки установлены ВЧ разъемы (X1 и Х2) и разъем для подключения индикатора.

Основное требование к конструкции высокочастотной головки - симметричное расположение элементов, относящихся к вольтметрам на диодах V1 и V2, и возможно короткие соединительные провода. Кроме того, желательно разнести друг от друга входные и выходные цепи. Один из вариантов монтажной схемы высокочастотной головки приведен на рис. 4. Детали размещены на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Монтаж выполнен на стойках, запрессованных в стеклотекстолит. Фольга используется только в качестве общего провода.

В приборе можно использовать резисторы МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, СП4-1 (R2, R6), конденсаторы КМ-4 (С2 и С9), 3КПВМ-1 (С1 и С8), КМ-5 (все остальные - hi, кто знал в те годы что эти кондёры - “золотой запас”???). Диоды V1 и V2 - любые высокочастотные германиевые (Д9, Д18, Д10, Д311, ГД507 и т. п.). Наилучшие - ГД507, затем Д311. Прежде, чем запаивать диоды - предварительно проверьте их сопротивление (обычным тестером - не китайским!!!) - сопротивление открытого перехода должно быть минимальным, т. к. очень часто попадаются кремниевые диоды по цветной маркировке совпадающие с германиевыми. Ц4352 у ГД507 показывает 32-33Ома, у ДОм. От качества диодов будет зависеть чувствительность прибора и точность малых показаний КСВ. Если потребуется увеличение выходного напряжения (нет прибора на 100мкА) - можно диоды включить с удвоением напряжения - с выходов V1, V2 добавьте на корпус ещё по одному диоду - комментарий UT2FW.

Отметим, что конденсаторы С1 и С8 должны иметь воздушный диэлектрик и малую начальную емкость. Величина зазора между пластинами зависит от мощности, проходящей по фидеру. При мощности 100 Вт достаточен зазор 0,1 мм. Можно установить подстроечники КТ-3 (маленькие круглые пластмассовые) - у них между обкладками ротора и статора нанесён тонкий слой стекла - до 200-150Вт на антенны запитываемые через коаксиальный кабель они выдерживают. Когда RU6MS попытался через такое устройство пропустить “немного Ватт” от ГС-35Б - подстроечники испарились. Керамические подстроечники не подходят - у них серебро обкладок размазывается при вращении ротора и они “шьют” уже от нескольких Ватт.

Особое внимание следует обратить на изготовление трансформатора Т1. Он выполнен на ферритовом кольце типоразмера К20х10х4 из материала М20ВЧ2. Можно использовать и другие кольца диаметром 16...20 мм из материалов М30ВЧ2 или М50ВЧ2 (для КВ диапазонов можно использовать феррит большой проницаемости - , уменьшив количество витков вторичной обмотки - комментарий UT2FW). Роль первичной обмотки выполняет отрезок коаксиального кабеля, оплетка которого служит электростатическим экраном. Она заземляется только с одной стороны. Вторичная обмотка содержит 20 витков провода ПЭЛШО 0,2. Намотка на кольцо производится с таким расчетом, чтобы вся обмотка заняла примерно половину окружности кольца. Кольцо с вторичной обмоткой надевают на отрезок кабеля (полиэтиленовую оболочку с кабеля не снимают). Без заметного ухудшения чувствительности прибора зазор между кольцом и кабелем может достигать 5 мм.

Для налаживания прибора для измерения КСВ необходим эквивалент антенны с сопротивлением 75 или 50 Ом (в зависимости от волнового сопротивления передающей линии). Мощность, рассеиваемая эквивалентом антенны, должна соответствовать верхнему пределу измеряемой мощности. В диапазоне коротких волн (до 30 МГц) удовлетворительные результаты дает нагрузка, выполненная в виде “беличьего колеса” из соединенных параллельно двухваттных непроволочных резисторов (например, МЛТ-2). Такой эквивалент антенны допускает кратковременную двух-, трехкратную перегрузку.

Следующий этап - калибровка прибора. Переключатель S1 устанавливают в положение “Пад.”, а от передатчика подают мощность, которая соответствует требуемому верхнему пределу измеряемой мощности. С помощью подстроечного резистора R6 стрелку измерительного прибора РА1 устанавливают на последнее деление. Затем, постепенно уменьшая мощность, калибруют шкалу прибора во всем интервале измеряемых мощностей. Контролируют мощность вольтметром, подключенным к эквиваленту антенны. Аналогичным образом устанавливают и положение движка подстроечного резистора R2 (передатчик подключают к разъему Х2, эквивалент антенны - к разъему XI переключатель S1 устанавливают в положение “Отр.”

где Рпад - падающая мощность; Ротр - отраженная мощность.

Точность измерения КСВ этим прибором составляет примерно 10%. Помимо шкалы, по которой отсчитывают падающую и отраженную мощности, в приборе удобно иметь и нормированную шкалу КСВ. Этой шкалой удобно пользоваться в тех случаях, когда нет необходимости точно знать мощность, излучаемую передатчиком. Нормированную шкалу строят, устанавливая предварительно переменным резистором R9 при различных КСВ стрелку измерительного прибора РА1 на последнюю отметку (переключатель S1 - в положении “Пад.”). Затем переводят переключатель в положение “Отр.” и калибруют прибор по КСВ. Из-за нелинейности вольт - амперной характеристики диодов точность измерения КСВ по такой методике будет ниже (особенно при мощности, существенно меньшей, чем предельная мощность, измеряемая прибором), но все же она остается вполне приемлемой для любительской практики.

Еще лет 10...15 назад проблемы использования согласующих устройств (СУ) практически не было, соответственно почти не встречались и описания подобных устройств в радиолюбительской литературе.

Дело, вероятно, в том, что раньше в СССР практически все использовали самодельную ламповую аппаратуру, выходной каскад которой можно было согласовать практически с чем угодно.

Транзисторные РА выдают гораздо больше гармоник, чем ламповые. И часто низкодобротный П-контур на выходе транзисторного РА не справляется с их фильтрацией. К тому же, надо учесть, что количество телеканалов по сравнению с тем, что было еще несколько лет назад, выросло во много раз!

Назначение согласующего устройства

СУ обеспечивает трансформацию выходного сопротивления передатчика в сопротивление антенны. Использовать СУ с ламповым усилителем мощности, имеющим П-контур со всеми тремя плавно перестраиваемыми элементами, нерационально, так как П-контур обеспечивает согласование в широком диапазоне выходных сопротивлений. Только в случаях, когда элементы П-контура исключат подстройку, использование СУ приносит пользу.

В любом случае СУ заметно снижает уровень гармоник, и его использование как фильтра вполне оправдано.

При наличии хороших настроенных резонансных антенн и хорошего РА нет необходимости использовать согласующее устройство. Но когда и антенна одна работает на нескольких диапазонах, и РА не всегда выдает то что надо, использование СУ дает хорошие результаты.

Принципы построения согласующего устройства

Классическое СУ имеет вид, показанный на рис. 1. Как видно, оно состоит из цепи согласования (ЦС), которая выполнена по одной из известных схем (собственно ЦС часто и носит название "согласующее устройство", "ATU"), измерителя КСВ, ВЧ моста, показывающего степень рассогласования антенны, эквивалента антенны R 1, и контрольных нагрузок R2, R3. Без всего этого "окружения" СУ является лишь цепью согласования, не более того.

Рис.1

Разберем принцип работы устройства. В положении S 1 "Обход" выход передатчика подключен к S2, что дает возможность или напрямую подключить антенну, или включить на выход один из эквивалентов нагрузки (R2 или R3) и проверить возможность согласования передатчика с ним. В положении "Настройка" передатчик работает на согласованную нагрузку. Также через сопротивление R4 включается ВЧ мост. По балансу этого моста цепью согласования и производится настройка антенны. Резисторы R2 и R3 дают возможность проверить, возможна ли настройка цепи согласования на них. Настроив ЦС, включают режим "Работа". В этом режиме еще немного подстраивают цепь согласования по минимуму показаний КСВ-метра.

Ниже рассмотрим используемые на практике основные ЦС.

Цепь согласования на параллельном контуре

Одна из самых эффективных и просто выполнимых ЦС показана на рис.2. Передатчик подключается через катушку L1 и конденсатор С1. L1 составляет от четверти до шестой части от количества витков L2 и наматывается в нижней ее части. L1 должна быть отделена от L2 качественной изоляцией.

Рис.2

В данной схеме передатчик связан с ЦС только магнитным потоком, и здесь автоматически решен вопрос грозозащиты выходного каскада. Конденсатор С1 для работы на 1,8 МГц. должен иметь максимальную емкость - 1500 пФ, а для работы на 28 МГц - 500 пФ. С2 и С1 должны иметь максимально возможный зазор между пластинами. Диапазон сопротивлений нагрузки - от 10 Ом до нескольких килоом. Работа с высоким КПД обеспечивается в двух смежных диапазонах, например 1,8 и 3,5 МГц. Для эффективной работы в нескольких диапазонах необходимо переключать L1 и L2. При небольших мощностях (до 100 Вт) наиболее эффективно и просто изготовить комплект сменных катушек и производить их установку с помощью цокольных панелей от старых радиоламп. Любые эксперименты, связанные с подключением параллельно L1 и L2 катушек для уменьшения их индуктивности для работы на ВЧ диапазонах, подключением к отводам этих катушек "хитрое" параллельное включение катушек значительно снижают эффективность работы этой ЦС на ВЧ. Данные катушек для схемы рис.2 приведены в табл.1.

Таблица 1

Хотя в настоящее время симметричные антенны используются редко, стоит рассмотреть возможность работы этой ЦС на симметричную нагрузку (рис.3).

Рис.3

Единственное ее отличие от схемы рис.2 в том, что напряжение для нагрузки снимается симметрично. L1 должна быть расположена симметрично относительно L2. Конденсаторы С 1 и С2 должны находиться на одной оси. Необходимо принять меры по уменьшению влияния емкостного эффекта на L2, т.е. она должна находиться достаточно далеко от металлических стенок. Данные L2 для схемы рис.3 приведены в табл.2.

Таблица 2

Встречаются и конструкции упрощенного варианта этой ЦС.

Рис.4

На рис.4 приведена несимметричная цепь, на рис.5 - симметричная. Но, к сожалению, как показывает опыт, эти схемы не могут дать такого тщательного согласования, как в случае использования конденсаторов С3 (рис.2) или С3.1, С3.2 (рис.3).

Рис.5

Особенно тщательно надо подходить к постройке многодиапазонных ЦС, работающих на таком принципе (рис.6). За счет снижения добротности катушки и большой емкости отводов "на землю" КПД такой системы на ВЧ диапазонах низок, но использование такой системы в диапазонах 1,8...7 МГц вполне допустимо.

Рис.6

Настраивают ЦС, изображенную на рис.2, просто. Конденсатор С1 ставят в максимальное положение, С2 и C3 - в минимальное, затем с помощью С2 настраивают контур в резонанс, и потом, увеличивая связь с антенной с помощью С3, добиваются максимальной отдачи мощности в антенну, при этом все время подстраивая С2 и, по возможности, С1. Следует стремиться к тому, чтобы после настройки ЦС C3 имел максимальную емкость.

Т-образная цепь согласования

Эта схема (рис.7) получила широкое распространение при работе с несимметричными антеннами.

Рис.7

Для нормальной работы этой ЦС необходима плавная регулировка индуктивности. Иногда даже половина витка имеет решающее значение для согласования. Это ограничивает использование индуктивности с отводами или требует индивидуального подбора количества витков для конкретной антенны. Необходимо, чтобы емкость С1 и С2 на "землю" была не более 25 пФ, в противном случае возможно снижение КПД на 24...28 МГц. Необходимо, чтобы "холодный" конец катушки L1 был тщательно заземлен. Данная ЦС обладает хорошими параметрами: КПД - до 80% при трансформации 75 Ом в 750 Ом, возможность согласования нагрузки от 10 Ом до нескольких килоом. С помощью только одной переменной индуктивности 30 мкГн можно перекрыть весь диапазон от 3,5 до 30 МГц, а подключив параллельно C1, C2 постоянные конденсаторы по 200 пФ, можно работать и на 1,8 МГц.

К сожалению, переменная индуктивность дорога и сложна конструктивно. W3TS предложил переключаемую "цифровую индуктивность" (рис.8). Используя такую индуктивность, с помощью переключателей можно наглядно выставить нужное ее значение.

Еще одну попытку упростить конструктивное исполнение предприняла фирма АЕА, выполнив согласующее устройство по схеме, приведенной на рис.9. Действительно, схемы на рис.7 и рис.9 равнозначны. Но конструктивно гораздо проще использовать один заземленный высококачественный конденсатор вместо двух изолированных, а дорогую переменную индуктивность заменить на дешевые постоянные катушки индуктивности с отводами. Эта ЦС хорошо работала от 1,8 до 30 МГц, трансформируя 75 Ом в 750 Ом и в 15 Ом. Но при работе с реальными антеннами иногда сказывалась дискретность переключения индуктивности. При наличии 18, а лучше 22 позиционных переключателей эту ЦС можно рекомендовать к практическому исполнению. При этом необходимо до минимума уменьшить длину отводов катушки к переключателю. Переключатели на 11 АЕА АТ-30 TUNER L1-L2-25 Витков, диам. катушки 45 мм шаг намотки 4 мм отводы от каждого витка по длине 10 витков затем через 2 витка положений дают возможность сделать ЦС только для работы на часть любительских диапазонов - от 1,8 до 7 или от 10 до 28 МГц.

Рис.9

Катушку конструктивно удобно выполнить как показано на рис.10. Каркас ее представляет собой планку из двустороннего стеклотекстолита с пропилами под витки катушки. На этой планке установлен переключатель (например 11П1Н). Отводы от катушки идут к переключателю по обеим сторонам стеклотекстолитовой планки.

Рис.10

При работе с симметричными антеннами совместно с Т-образным согласующим устройством используют симметрирующий трансформатор 1:4 или 1:6 на выходе ЦС. Такое решение нельзя признать эффективным, т.к. многие симметричные антенны имеют большую реактивную составляющую, а трансформаторы на феррите очень плохо работают при реактивной нагрузке. В этом случае необходимо применять меры по компенсации реактивной составляющей или использовать ЦС (рис.3).

П-образная схема согласования

П-образная ЦС (или П-контур), схема которой дана на рис. 11, широко используется в радиолюбительской практике.

Рис.11

В реальных условиях, когда выход передатчика составляет 50...75 Ом, и согласование необходимо производить в широком диапазоне сопротивлений нагрузки, параметры П-контура меняются в десятки раз. Например на 3,5 МГц при Rвх=Rн=75 Ом индуктивность L1 составляет примерно 2 мкГн, a C1, C2 - по 2000 пФ, а при Rвх=75 Ом и RH в несколько килоом индуктивность L1 составляет примерно 20 мкГн, емкость C1 - около 2000 пФ, а C2 - десятки пикофарад. Такие большие разбросы в величинах используемых элементов и ограничивают использование П-контура в качестве ЦС.

Желательно использовать переменную индуктивность. Конденсатор Cl может иметь небольшой зазор, а C2 должен иметь зазор не менее 2 мм на каждые 200 Вт мощности.

Повышение эффективности работы согласующего устройства

Увеличить эффективность работы передатчика, особенно при использовании случайных антенн, помогает устройство, называемое "искусственная земля". Эффективно это устройство при использовании именно случайных антенн и при плохом радиотехническом заземлении. Это устройство доводит до резонансного состояния систему заземления радиостанции (в простейшем случае - кусок провода). Так как параметры земли входят в параметры антенной системы, улучшение эффективности заземления улучшает работу антенны.

Заключение

Согласующее устройство следует использовать не чаще, чем оно действительно нужно. Следует выбрать тот тип СУ, который вам необходим. Например нет смысла изготавливать широкополосное устройство для работы в диапазоне 1,8...30 МГц, если реально у вас не "строятся" антенны на 1...2 диапазона, или на этих диапазонах используются суррогатные антенны. Здесь гораздо эффективнее выполнить на каждый диапазон свое отдельное СУ. Но конечно, если вы используете трансивер с неподстраиваемым выходом, а большинство ваших антенн - суррогатные, то здесь необходимо вседиапазонное СУ.

Все вышеупомянутое относится и к устройству "искусственная земля".

Рис.12

Литература

1. Подгорный И. (EW1MM). ВЧ-заземление/ Радиолюбитель KB и УКВ. - 1995. - №9.
2. Григоров И. (RK3ZK). Согласующее устройство на коаксиальном кабеле/ Радиолюбитель. - 1995. - №7.
3. Подгорный И. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1994.-№2.
4. Подгорный И. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1991.-№1.
5. Григоров И. (UZ3ZK). Универсальное согласующее устройство// Радиолюбитель. - 1993. - №11.
6. Падалко С. (RA6LEW). Антенное коммутационно-согласующее устройство/ Радиолюбитель. - 1991. - №12.
7. Орлов В. (UT5JAM). Вседиапазонное согласующее устройство к LW/ Радиолюбитель. -1992. - №10.
8. Виллемань П. (F9HY). Согласующее устройство для антенн типа LEVY/ /Радиолюбитель. - 1992. - №10.
9. Подгорный И. (EW1MM). Универсальное антенное согласующее устройство/ Радиолюбитель. - 1994. - №8.

При работе в полевых условиях, на даче или в экспедиции не всегда возможно использование резонансных антенн для каждого диапазона. Выбор их конструкции при этом зависит от месторасположения радиостанции и от наличия опор под установку антенны.
Во многих случаях возможно использование только нерезонансных проволочных антенн или затруднена настройка антенн в резонанс из-за отсутствия необходимых приборов и времени для этого. Для успешной работы с нерезонансными антеннами необходимо использовать согласующие устройства (СУ).

Рис.1.

СУ, используемые в QRP-экспедициях, имеют свои особенности. Они должны быть малыми по весу, иметь высокий КПД и выдерживать мощность до 50 ватт. Большинство известных согласующих устройств имеют в своем составе переменную индуктивность.

Трудно создать малогабаритное СУ, используя переменные индуктивности, которые для эффективной работы СУ должны иметь достаточно большие габариты.

Поэтому и были изготовлены два согласующих устройства с использованием только переменных конденсаторов для их настройки. Одно было выполнено для работы в диапазоне частот 1,8-14 МГц, другое - для диапазона 18-30 МГц.

Схема СУ для 1,8-14 МГц показана на рис.1, а для 18-30 МГц - на рис.2. При работе низкочастотного СУ на 160 метров параллельно С1 включается дополнительный конденсатор С2 емкостью 560 пФ.

При работе на 40, 30 и 20 метров используется часть катушки L2. С1 и С4 (рис. 1) - переменные, сдвоенные с воздушным диэлектриком максимальной емкостью 495 пФ. Секции этих конденсаторов включены последовательно для увеличения рабочего напряжения.

В СУ для работы на высокочастотных диапазонах используются переменные конденсаторы типа КПВ с максимальной емкостью 100 пФ. В каждом СУ имеется ВЧ-амперметр в цепи антенны. Трансформатор, используемый в нем, содержит 20 витков вторичной обмотки. Первичная обмотка - продетый сквозь кольцо антенный провод.

Для токового трансформатора можно использовать ферритовое кольцо внешним диаметром от 7 до 15 миллиметров и проницаемостью 400-600. Можно использовать и высокочастотные ферриты с проницаемостью 50-100, в этом случае легче получить линейную АЧХ измерителя тока антенны.

Рис.2.

Для линеаризации АЧХ измерителя тока необходимо использовать шунтирующий резистор R1 как можно меньшего значения. Но чем он меньше, тем ниже чувствительность измерителя тока антенны. Компромиссный номинал этого резистора - 200 Ом. При этом чувствительность амперметра составляет 50 мА.

Желательно с помощью стандартных приборов проконтролировать правильность показаний амперметра при работе на разных диапазонах. С помощью резистора R2 можно пропорционально уменьшить показания прибора. Это дает возможность измерять ток как высокоомных, так и низкоомных антенн.

Ток высокоомных антенн лежит в пределах 50-100 мА при подводимой к ним мощности 10-50 Вт.

Индуктивности для СУ на рис.1 наматываются на каркасе диаметром 30 мм, L1 - 5 витков ПЭЛ 1,0 в нижней части L2, длина намотки 12 мм, L2 - 27 витков ПЭЛ 1,0 с отводом от 10 витка считая от заземленного конца, длина намотки 55 мм. Индуктивности для СУ на рис.2 - на каркасе диаметром 20 мм, L1 - 3 витка ПЭВ 2,0, длина намотки 20 мм, L2 -14,5 витков ПЭВ 2,0 с длиной намотки 60 мм.

Настройка

Пользуются СУ следующим образом. Подключают его к трансиверу, “земле” и антенне. Конденсатор связи С4 (рис.1) или СЗ (рис.2) выводят на минимум. При помощи С1 настраивают контур в резонанс по максимальному свечению неонки VL1. Затем, увеличивая емкость конденсатора связи и уменьшая при этом емкость контурного конденсатора С1, добиваются максимальной отдачи тока в антенну. Согласующие устройства (рис. 1, рис.2) обеспечивают согласование нагрузки, имеющей сопротивление от 15 Ом до нескольких килоом.

СУ для низкочастотных диапазонов было выполнено в корпусе из фольгированного стеклотекстолита размерами 280*170*90 мм, СУ для высокочастотных диапазонов - в таком же корпусе размерами 170*70*70 мм.

Опыт многочисленных контактов и общения с пользователями транзисторной техники, говорит о том, что редко какой радиолюбитель, не занимающийся постоянно конструированием, делает попытки разобраться в вопросах согласования трансивера с нагрузкой. Мысли о согласовании в таких головах начинают возникать только после случившейся аварии в аппаратуре. Ничего не поделать - реалии сегодняшнего таковы… Экзамены при получении категорий до сих пор не стали популярны, в лучшем случае - это сдача телеграфной азбуки. Хотя для современных условий на мой взгляд более целесообразно проверять именно техническую грамотность - поменьше было бы «групповух для работы на даль» и «рассусоливаний» по поводу преимуществ UW3DI перед «всякими Айкомами и Кенвудами»… Хотелось бы акцентировать внимание счастливых пользователей буржуинской техники без антенных тюнеров, да и самодеятельных конструкторов тоже, на этом очень важном вопросе.

Выбор зависит от применяемых на станции антенн. Если входные сопротивления излучающих систем не опускаются ниже 50Ом, можно обойтись примитивным согласующим устройством Г-образного типа, Рис.1

т.к. оно работает только в сторону повышения сопротивления. Для того чтобы это же устройство «понижало» сопротивление, его нужно будет включить наоборот, поменять местами вход и выход. Автоматические антенные тюнеры почти всех импортных трансиверов выполнены по схеме Рис.2.

Антенные тюнеры в виде отдельных устройств фирмы изготавливают чаще по схеме, Рис.3

С помощью двух последних схем можно обеспечить КСВ=1 практически на любой кусок провода. Не нужно забывать, что КСВ=1 говорит о том, что передатчик имеет оптимальную нагрузку, но это ни в коей мере не характеризует эффективную работу антенны. С помощью СУ по схеме Рис.2 можно согласовать щуп от тестера в качестве антенны с КСВ=1, но кроме ближайших соседей эффективность работы такой "антенны" никто не оценит. В качестве СУ можно использовать и обычный П-контур, Рис.4

его преимущество - не нужно изолировать конденсаторы от корпуса, недостаток - при большой выходной мощности трудно найти переменные конденсаторы с требуемым зазором. По СУ Рис.3 есть информация в стр.237. Во всех фирменных СУ в этой схеме есть дополнительная катушка L2, она бескаркасная, провод диаметром 1,2-1,5мм, 3 витка, оправка диаметром 25мм, длина намотки 38мм. При применении на станции более-менее диапазонных антенн и если не предполагается работа на 160м, индуктивность катушки может не превышать 10-20мкГн. Очень важен момент получения индуктивностей малых значений, до 1-3 мкГн. Шаровые вариометры для этих целей обычно не подходят, т.к. индуктивность перестраивается в меньших пределах, чем у катушек с "бегунком". В фирменных антенных тюнерах применяются катушки с "бегунком" у которых первые витки намотаны с увеличенным шагом - это сделано для получения малых индуктивностей с максимальной добротностью и минимальной межвитковой связью. Достаточно качественное согласование можно получать при применении "вариометра бедного радиолюбителя". Это две последовательно включенные катушки с переключением отводов, Рис.5.

Катушки бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 20мм, провод диаметром 0,9-1,2мм (в зависимости от предполагаемой мощности), по 35 витков. Затем катушки сворачиваются в кольцо и своими отводами припаиваются на выводы обычных керамических переключателей на 11 положений. Отводы у одной катушки следует сделать от чётных витков, у другой от нечётных, например - от 1,3,5,7,9,11,15,19,23,27-го витков и от 2,4,6,8,10,14,18,22,28,30-го витков. Включив две такие катушки последовательно, можно переключателями подобрать требуемое количество витков, тем более что для СУ не особенно важна точность подбора индуктивности. С главной задачей - получением малых индуктивностей, "вариометр бедного радиолюбителя" справляется успешно. Кстати, в тюнере такого дорогого ТRХ как TS-940 применяется всего лишь 7 отводов, а автоматических антенных тюнерах AT-130 от ICOM - 12 отводов, АТ-50 от Kenwood - 7 отводов - поэтому не подумайте, что описываемый здесь вариант - «примитив, который не заслуживает Вашего внимания». В нашем случае имеем даже более «крутой» вариант - соответственно более точную настройку - 20 отводов. Зазоры между пластинами в КПЕ должны выдерживать предполагаемое напряжение. Если применяются низкоомные нагрузки, можно обойтись КПЕ от старых типов РПУ, при выходной мощности до 200-300Вт. Если высокоомные - придётся подобрать КПЕ от радиостанций с требуемыми зазорами. Расчёт простой - 1мм выдерживает 1000В, предполагаемое напряжение можно найти из формулы Р=U`(в квадрате) /R, где Р - мощность, R - сопротивление нагрузки, U - напряжение. Обязательно на радиостанции должен быть переключатель, при помощи которого трансивер отключается от антенны в случае грозы или нерабочем состоянии, т.к. более 50% случаев выхода из строя транзисторов связаны с наводкой статического электричества. Его можно ввести или в щиток переключение антенн или в СУ.

Описание согласующего устройства.

Как итог различных опытов и экспериментов по этой теме привели автора к схеме П-образного «согласователя».

Конечно, сложно избавиться от «комплекса схемы буржуинских тюнеров» (Рис.2) - эта схема имеет важное преимущество - антенна (по крайней мере, центральная жила кабеля) гальванически развязана от входа трансивера через зазоры между пластинами КПЕ. Но безрезультатные поиски подходящих КПЕ для этой схемы вынудили отказаться от неё. Кстати, схему П-контура используют и некоторые фирмы, выпускающие автоматические тюнеры - та же американская KAT1 Elekraft или голландская Z-11 Zelfboum. Помимо согласования П-контур выполняет ещё и роль фильтра нижних частот, что весьма неплохо для перегруженных радиолюбительских диапазонов, наверное, вряд ли кто-то откажется от дополнительной фильтрации ненужных гармоник. Главный недостаток схемы П-контура - это потребность в КПЕ с достаточно большой максимальной ёмкостью, что меня наводит на мысль, почему и не применяются такие схемы в автоматических тюнерах импортных трансиверов. В Т-образных схемах чаще всего используются два КПЕ перестраиваемые моторчиками и понятно, что КПЕ на 300пф будет намного меньше размером, дешевле и проще, нежели КПЕ на 1000пф. В СУ применены КПЕ от ламповых приёмников с воздушным зазором 0,3мм, обе секции включены параллельно. В качестве индуктивности применена катушка с отводами, переключаемыми керамическим галетным переключателем. Катушка бескаркасная 35 витков провода 0,9-1,1мм намотана на оправке диаметром 21-22мм, свёрнута в кольцо и своими короткими отводами припаяна к выводам галетного переключателя. Отводы сделаны от 2,4,7,10,14,18,22, 26,31 витков. КСВ-метр изготовлен на ферритовом кольце. Для КВ решающего значения проницаемость кольца в общем-то не имеет - применено кольцо К10 проницаемостью 1000НН. Оно обмотано тонкой лакотканью и на неё намотано 14 витков в два провода без скрутки ПЭЛ 0,3, начало одной обмотки, соединённое с концом второй образуют средний вывод. В зависимости от требуемой задачи, точнее от того какую мощность предполагается пропускать через это СУ и качества излучающих светодиодов, детектирующие диоды D2,D3 можно использовать кремниевые или германиевые. От германиевых диодов можно получить бОльшие амплитуды и чувствительность. Наилучшие - ГД507. Но так как автор применяет трансивер с выходной мощностью не менее 50Вт, достаточно и обычных кремниевых КД522. Как «ноу хау» в этом СУ применена светодиодная индикация настройки помимо обычной на стрелочном приборе. Для индикации «прямой волны» применён зелёного цвета светодиод AL1, а для визуального контроля за «обратной волной» - красного цвета AL2. Как показала практика - это решение очень удачно - всегда можно оперативно отреагировать на аварийную ситуацию - если что-то случается во время работы с нагрузкой красный светодиод начинает ярко вспыхивать в такт с передатчиком, что не всегда так заметно по стрелке КСВ-метра. Не будешь же постоянно пялиться на стрелку КСВ-метра во время передачи, а вот яркое свечение красного света хорошо видно даже боковым зрением. Это положительно оценил RU6CK когда у него появилось такое СУ (к тому же у Юрия плохое зрение). Уже более года и сам автор использует в основном только «светодиодную настройку» СУ - т.е. настройка сводится к тому, чтобы погас красный светодиод и ярко полыхал зелёный. Если уж и захочется более точной настройки - можно по стрелке микроамперметра её «выловить». Настройка прибора выполняется с использованием эквивалента нагрузки на который рассчитан выходной каскад передатчика. Присоединяем СУ к TRX минимальной (насколько это возможно - т.к. этот кусок в дальнейшем и будет задействован для их соединения) длины коаксиалом с требуемым волновым сопротивлением, на выход СУ без всяких длинных шнурков и коаксиальных кабелей эквивалент, выкручиваем все ручки СУ на минимум и выставляем при помощи С1 минимальные показания КСВ-метра при «отражёнке». Следует заметить - выходной сигнал для настройки не должен содержать гармоник (т.е. должен быть фильтрованный), в противном случае минимума не найдётся. Если конструкция будет выполнена правильно - минимум получается в районе минимальной ёмкости С1. Меняем местами вход-выход прибора и снова проверяем «баланс». Проверяем настройку на нескольких диапазонах - если всё ОК, тогда настройка на минимум совпадёт в различных положениях. Если не совпадает или не «балансируется» - ищите более качественное «масло» в голову изобретателя… Только слёзно прошу - не задавайте автору вопросов по теме как делать или настраивать такое СУ - можете заказать готовое, если не получается сделать самостоятельно. Светодиоды нужно выбрать из современных с максимальной яркостью свечения при максимальном сопротивлении. Мне удалось найти красные светодиоды сопротивлением 1,2кОм и зелёные 2кОм. Обычно зелёные светятся слабо - но это и неплохо - ёлочную гирлянду не делаем. Главная задача, чтобы он достаточно отчётливо светился в штатном режиме на передачу трансивера. А вот красный в зависимости от целей и предпочтений пользователя можно выбрать от ядовито-малинового до алого. Как правило - это светодиоды диаметром 3-3,5мм. Для более яркого свечения красного применено удвоение напряжения - введён диод D1. Из-за этого точным измерительным прибором наш КСВ-метр уже не назовёшь - он завышает «отражёнку» и если захочется вычислить точное значение КСВ - придётся это учитывать. Если есть потребность именно в измерении точных значений КСВ - нужно применить светодиоды с одинаковым сопротивлением и сделать два плеча КСВ-метра абсолютно одинаковыми - или с удвоением напряжения оба или без него оба. Только в этом случае получим одинаковое значение напряжений, поступающее от плеч Тр до МА. Но скорее нас более волнует не какой именно имеем КСВ, а то, чтобы цепь TRX-антенна была согласована. Для этого вполне достаточно показаний светодиодов. Это СУ эффективно при применении с антеннами несимметричного питания через коаксиальный кабель. Автором проведены испытания на «стандартные» распространённые антенны «ленивых» радиолюбителей - рамку периметром 80м, Инвертед-V совмещённые 80 и 40м, треугольник периметром 40м, пирамиду на 80м. Константин RN3ZF такое СУ применяет со штырём, Инвертед-V в том числе и на WARC диапазонах, у него FT-840. UR4GG применяет с треугольником на 80м и трансиверами «Волна» и «Дунай». UY5ID согласовывает ШПУ на КТ956 с многосторонней рамкой периметром 80м с симметричным питанием, использует дополнительный «переход» на симметричную нагрузку. Если при настройке не удаётся погасить красный светодиод (достичь минимальных показаний прибора) это может говорить о том, что помимо основного сигнала в излучаемом спектре есть ещё составляющие и СУ не в состоянии пропустить их и согласовать одновременно на всех излучаемых частотах. И те гармоники, которые лежат выше основного сигнала по частоте, не проходят через ФНЧ, образуемый элементами СУ отражаются и на обратном пути «поджигают» красный светодиод. О том, что СУ не «справляется» с нагрузкой может говорить лишь только тот факт, что согласование происходит при крайних значениях (не минимальных) параметров КПЕ и катушки - т.е. не хватает ёмкости или индуктивности. Ни у кого из пользователей на перечисленные антенны ни на одном из диапазонов таких случаев не отмечено. Испытано применение СУ с «верёвкой» - проводом длиной 41м. Не следует забывать, что КСВ-метр является измерительным прибором только в случае обеспечения с обеих его сторон нагрузки при которой он балансировался. При настройке на «верёвку» светятся оба светодиода и за точку отсчёта можно взять максимально яркое свечение зелёного при минимально возможном красного. Можно предположить, что это будет наиболее верная настройка - на максимум отдачи в нагрузку. Ещё хотелось бы отметить - ни в коем случае нельзя переключать отводы катушки при излучении максимальной мощности. В момент переключения происходит разрывание цепи (хотя и на доли секунды) - резко меняется индуктивность - соответственно подгорают контакты галетного переключателя и резко меняется нагрузка трансиверу. Переключение галетного переключателя нужно производить при переводе трансивера на RX. В качестве микроамперметра применён прибор М68501 с током полного отклонения 200мка. Можно применить и М4762 - их применяли в магнитофонах «Нота», «Юпитер». Понятно, что С1 должен выдерживать напряжение выдаваемое трансивером в нагрузке. Информация для дотошных и «требовательных» читателей - автор осознаёт, что такого типа КСВ-метр не является прецизионным высокоточным измерительным прибором. Но изготовления такого устройства и не ставилось. Основная задача была - обеспечить трансиверу с широкополосными транзисторными каскадами оптимальную согласованную нагрузку, ещё раз повторю - как передатчику, так и приёмнику. Приёмник в той же полной мере нуждается в качественном согласовании с антенной, как и мощный ШПУ! Кстати, если в вашем «радиве» оптимальные настройки для приёмника и передатчика не совпадают - это говорит о том, что настройка или вообще толком не производилась, а если и производилась - то, скорее всего только передатчика и полосовые фильтры приёмника имеют оптимальные параметры при других значениях нагрузок, нежели это было отлажено на передатчике. Задача нашего КСВ-метра - показать, что кручением ручек СУ мы добились тех параметров нагрузки, которую присоединяли к выходу ANTENNA во время настройки. И можем спокойно работать в эфире, зная, что теперь трансивер не «пыжится и молит о пощаде», а имеет почти ту же нагрузку, на которую его и настраивали. Это, конечно, не говорит о том, что ваша антенна от этого СУ стала работать лучше, не нужно забывать об этом! Для страждущих о прецизионном КСВ-метре могу рекомендовать его изготовить по схемам, приведённым во многих зарубежных серьёзных изданиях или купить готовый прибор. Но придётся раскошелиться - действительно приборы от известных фирм стоят от 50$ и выше, СВ-ишные польско-турецко-итальянские не беру во внимание.